35kV架空线路的防雷保护技术措施

1、个人收集整理 仅供参考学习35kV 架空线路的防雷保护技术措施 摘 要 本文介绍了 35kV 线路遭受雷击后的危害。采用典型的防雷保护接线，在 35kV 线路变电站进出线段，架设避雷 线，降低杆塔接地电阻 ; 在无避雷线段杆塔上装设金属性消雷器，这些避雷器防雷技术措施，可以使35kV 线路免受雷 击的危害 关键词 大气过电压 避雷线 不平衡绝缘 金属性消雷器 避雷器 自动重合闸 0 前言农网 35kV 线路分布很广，雷雨季节遭受雷击机会很多。线路遭受雷击有三种情况：一是雷击于线路导线上，产生直击 雷过电压；二是雷击避雷线后，反击到输电线上；三是雷击于线路附近或杆塔上，在输电线上产生感应过电压。

2、无论是 直击雷过电压还是感应过电压，都使得导线上产生大量电荷，这些电荷以近于光的速度(每秒30 万公里)向导线两边传播，这就是雷电进行波。直击雷过电压，轻则引起线路绝缘子闪烙，从而引起线路单相接地或跳闸，重则引起绝缘子破裂、击穿、断线等事故， 造成线路较长时间的供电中断。雷电进行波顺线路侵入到变电站，威胁电气设备的绝缘，造成避雷器爆炸、主变压器绝 缘损坏等事故，直接影响了变电站的安全运行。为了提高供电的可靠性，减少因大气过电压造成的危害，对35kV 架空线路应采取以下防雷保护措施。1 选择典型的防雷保护接线防止 35kV 线路直击雷和进行波最有效的方法是架设避雷线。但因雷击避雷线时，避雷线上产

3、生的电位相当高，35kV 线路的绝缘水平承受不了这个高电压，容易造成反击，同样会引起线路跳闸，同时避雷线线路造价又高，因此，35kV 线路只在变电所进出线段，根据变压器容量，架设 12 公里避雷线，以限制流进避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度。 但变电所的阀型避雷器不允许通过太大的雷电流，一般不应超过5kA，再则通过阀型避雷器的雷电陡度也不允许太大，陡度太大亦即电压上升速度太快，会使避雷器来不及放电，使避雷器冲击电压提高，从而作用在被保护物的电压也提高 了，这就容易破坏设备的绝缘。为了降低侵入波的峰值和陡度， 35kV 线路除架设避雷线外，限制侵入波峰值的办法是在 避雷线两端杆塔上还加装管型避雷

4、器或保护间隙。为此， 35kV线路和变电所要选择典型防雷保护接线，如图 1 所示：图 1 变电站典型防雷保护接线图图中： HY5W2-52.7/134 型氧化锌避雷器；GB1-2-GXS( 35/2-10 )型管型避雷器。GB1型的作用，当进线段外侧无避雷线段线路受雷击时，雷电波经过一段线路衰减后变形，陡度会降低，但仍很大，经 GB1放电后，以降低侵入波的峰值和陡度； GB2的作用是：变电所是 35kV 双回路供电时，一回路运行，另一回路热备用 时，断路器处于断开位置，当雷电波到达断路器触头就会产生全反射，电压可升高一倍，若没有GB2保护，触头间介质将被击穿，就会产生陡度的波侵入到变电所去，对

5、具有线圈的电气设备的匝间绝缘是很危险的。因此，就必须安装 GB2 型管型避雷器或放电间隙。个人收集整理 仅供参考学习2 35kV 线路防雷保护的设计要求2.1 避雷线的选择2.1.1 杆塔的选择带地线的 35kV线路，要选用定型的杆塔，以确定避雷线悬点高度和与导线间垂直距离h 和避雷线的保护角 =tg-1S/h( 度) 。一般水泥双杆 h为 3.25m-4m为双根避雷线，铁塔 h为 5.7m为单根避雷线，以满足角 为20o30o的要 求。直线水泥双杆 ZMD避雷线保护角如图 2 所示：图 2 ZMD 水泥双杆避雷线保护角示意图2.1.2 避雷线截面 S的选择避雷线截面和导线截面要适当配合： L

6、GJ3570 平方钢芯铝导线，选用 GJ 25 平方镀锌的绞线为避雷线， LGJ-95-185 平方的导线，选用 GJ-35 平方的避雷线。2.1.3 计算 避雷线的应力和弧垂适当选择导、地线的安全系数 K=计算拉断力 (N)/ 最大允许应力( N)。导线安全系数 K为 2.5-3 ；避雷线安全系数 K为3.8-4 ，这样选择的目的是：避雷线的应力和弧垂与导线的应力和弧垂相配合，即满足在大气过电压条件下，无风，气 温为 115时，在档距中央，导、地线间最小距离 SDB0.012LD+1( m)的要求，以防止避雷线受直击雷时发生闪烙， 造成事故。当导、地线间的垂直距离 n 已确定，在大气过电压条

7、件下( V=0、b=0、t=15 )时，线路耐张段最大代表档 距 LD、导线的弧垂 fD15、避雷线比载 g1B 为已知时，避雷线在此条件下其应力 B15按下式计算： B15LDZ gB1/8h+fD15-(0.012LD+1)(N/mm2)(1) B15是在大气过电压条件下避雷线的使用应力，不是最大使用应力 Bmax，以 B15和相应应力，不是最大使用应力 Bmax，以B15和相应气象条件，代入状态方程，分别求出最低气温 t=-30 和最大比载 gB6或 gB7时应力，选其中 的大者作为避雷线的最大使用应力 Bmax。以避雷线最大使用应力和相应控制气温为已知条件，可以求出避雷线的临界 档距L

8、BK，以确定控制条件：线路代表档距 LDLKB时，受最大比载控制， tm=-5; LDLKB时受最低气温控制， tm=-30。 以避雷线最大使用应力 Bmax和相应的气温条件 tm 为已知，利用状态方程式可以计算出各代表档距 LD，气温从 40至 -30 每隔 10时的应力 Bt，再利用抛物曲线原理计算出避雷线的弧垂 fBt ：(2)fBt= LDZ gB1/8 gBt (m)个人收集整理 仅供参考学习然后绘制避雷线弧垂安装曲线，其方法：按一定比例，以代表档距LD作为横坐标，以弧垂 fBt 作为纵坐标，根据计算结果，每隔 10绘制成一条曲线，共七条曲线，作为避雷线施工紧线时查用。2.1.4 降

9、低避雷线杆塔的接地电阻带架空地线的杆塔，避雷线要可靠接地。降低避雷线杆接地电阻 R 是提高线路耐雷水平反击的有效措施。杆塔的接地装 置，可用-10 圆钢用方环型另加幅射方式布置，埋深不小于 0.7m。水泥杆避雷线接地引下线，一般用 GJ-35平方钢绞 线与接地装置相连， 不可用预应力水泥杆内的配筋作为接地引下线。 设计允许的留有接地孔螺栓的水泥杆非预应力配筋， 可作为接地引下线。雷雨季节前，每基杆塔接地装置的工频接地电阻值，应使用 ZC8 型接地测量仪测试杆塔基础土壤电阻率 后再决定 R 值： =2R（m）（3）式中： R测试仪读数， ； 四根金属探测棒等距离， m;杆塔工频接地电阻值不超过表

10、值：表 1 杆塔接地电阻值工频电阻率 （欧 m）100 以下100-500500-10001000-2000工频接地电阻 （欧 ）101010102.2 提高线路绝缘水平采用不平衡绝缘方式 35kV系统属于中性点不接地系统，线路受雷击引起大气过电压，多数引起单相闪烙接地，而不会引起开关跳闸，只有引 起两相绝缘子闪烙后， 形成弧光接地短路， 才能引起线路开关跳闸。 因此只要加强线路绝缘水平， 就不会引起开关跳闸， 因此最好选用免维护的 35kV 硅胶绝缘子串。在无避雷线地段，其杆型为上字型三角排列的直线杆塔，中相安装三片XP-7型悬式绝缘子，而两边相安装 4片 XP-7型绝缘子，造成绝缘差异。当

11、线路受雷击过电压时，中相绝缘较低，先闪烙放电接地，闪烙后的中相导线相当于一条接地 线，增加另外两边线的耦合作用，使之边相不再发生绝缘闪烙，就不会引起弧光短路使线路开关跳闸。2.3 杆塔上安装少一长针金属消雷器 在山脚下，河边无避雷线的杆塔，因土壤电阻率较高，最容易受直击雷。在杆塔顶部安装少长针金属消雷器可以使杆 塔免受直击雷的危害。对直线单杆安装一付，双杆安装两付，并用GJ-35钢绞线可靠接地，接地电阻值不超过表 1 值。少一长针消雷器：长针用 142000（mm）圆钢五根，针尖锥度越尖越好，均匀水平排列焊接在 250 53000（mm）角 钢上，用 18U型抱箍固定在杆顶上。近几年，在易受雷

12、击的杆塔上，中相安装 35kV 氧化锌避雷器，也能起到防雷作用。2.4 35kV 线路采用自动重合闸装置 前几种防雷保护，只对较小雷电流有效，对特大雷电流还是无能为力的，为此 35kV 线路采用自动重合闸作为补救措施。 当线路受到雷击引起相间短路，保护动作使开关跳闸，经一段时限，自动重合闸使开关重新合闸。如果故障消除，线路 可恢复供电，否则由保护再次使开关跳闸。运行经验表明，线路受雷击在电弧熄灭后，其电气强度一般都能很快恢复， 因此采用自动重合闸时，有 6075%的雷击跳闸事故都能重合成功恢复供电，这对保证安全供电起很大作用。3 搞好线路的施工工作 搞好新建线路的紧放线工作，是保证导、地线弧垂

13、相配合的关键。在连续档距架设导、地线工作，其弧垂大小要根据现 场气温 t ，查看本工程设计的导、地线弧垂安装曲线，不能采用气象区不同、安全系数不同的其它工程的导、地线弧垂 安装曲线。要选择适当弧垂测档距 LC。若观测档距 LC与本耐张段的代表档距 LD不等时，则应根据代表档距查出安装曲 线的弧垂值，然后折算到观测档距，折算公式为：fC=fD （LC/LD）2 （m）（4）个人收集整理 仅供参考学习式中： fC观测档距实际应取的弧垂，（ m）； fD用耐张段的代表档距 LD从弧垂曲线查得弧垂，（ m）; Lc观测档档距，（ m）;LD观测档在耐张段的代表档距，（ m） 连续档紧线，导、地线的弧垂

14、还要考虑初伸长的的影响，可用降温补偿法，对钢芯铝导线降温 t-15 ; 对钢绞线降温 t=10 。降温后温度 t =t- t, 去查弧垂曲线，所查出的弧垂即为降温补偿之后代表档距的弧垂fD。对于弧立档导、地线紧线时，不考虑初伸长影响。 温度对导、地线的弧垂影响很大，现场测温应将温度计放置在与导、地线接近的地方。过去温度计放置在通风阴暗处， 所测温度与导、地线直晒温度偏低，影响了弧垂。 对于只更换导线截面不更换避雷线的线路改造工程，避雷线的弧垂应根据新导线在大气过电压条件下的应力，弧垂重新 进行计算，按新计算的弧垂重新调整避雷线的弧垂。 新线路完工后，要对每个耐张段的导、地线弧垂值进行验收，按弧

15、垂曲线标准，其误差值不允许超过规定值，否则垂新 调整弧垂。4 搞好线路的维护工作 新线路投入运行后，由于杆塔接线的松动，基础下沉等原因，都会使杆塔发生倾斜，使导、地线的弧垂发生变化，因此 应定期对导、地线的弧垂进行检查，发现超过误差标准应进行调整。由于天气干旱，使杆塔基础土壤电阻率增加，因此每年在春季干旱季节，应对每基杆塔（不连避雷线）的工频接地电阻 进行测试，其值不超过表 1 规定值，超过时应延长接地装置的接地圆钢，或打接地角钢，使接地电阻值达到标准要求。 运行线路上瓷质绝缘子，因长期处在交变的电场中，绝缘性能会逐渐下降，在受到雷击大气过电压或操作过电压时就会 发生闪烙、击穿、绝缘可能降为零值。因此，应定期进行巡视检查，每年应进行一次仃电登杆检查，清扫绝缘子片，发 现有放电、击穿的绝缘子应进行更换。对运行多年的绝缘子应在仃电